KR100846765B1

KR100846765B1 - 폐 폴리에스테르를 재활용하여 정전하상 현상용 토너 제조방법

Info

Publication number: KR100846765B1
Application number: KR1020010079881A
Authority: KR
Inventors: 김도균; 김효성; 김충길
Original assignee: 김도균; 삼성전자주식회사
Priority date: 2001-12-15
Filing date: 2001-12-15
Publication date: 2008-07-16
Also published as: KR20030049626A

Abstract

본 발명은 (1) (A) 폐 폴리에스텔을 고체수지 용해제로 1차 해중합하고, (B) 상기 해중합물에 다염기산을 가하여 2차 해중합 및 부가반응을 시키고, (C) 얻어진 생성물에 다가알콜을 가하여 중축합 반응을 시켜 산가 10∼150mgKOH/g의 중량 평균분자량 3,000∼50,000, 연화점 70∼150℃의 중합체를 제조하는 단계; (2) 단계(1) (C)에서 얻어진 중합체를 염기성 화합물로 중화하고 물, 수친화성 용제, 또는 물과 수친화성 용제의 혼합물에 용해 및 희석시켜 수용성 폴리에스텔 수지를 포함하는 폴리에스텔 수지 조성물을 제조하는 단계; (3) 상기 폴리에스텔 수지 조성물에 착색제, 전하제어제, 및 이형제를 넣고 분산시켜서 착색수지 분산물을 제조하는 단계; 및 (4) 산성화합물을 용해한 수중에 전단력을 가하면서 단계(3)의 착색수지 분산물을 적가하여 역(탈)중화를 동반한 현탁처리시켜 5∼15㎛ 입자경의 토너입자를 생성시키는 단계를 포함하는 토너제조방법을 제공한다.

얻어진 토너입경이 5∼15㎛이고 GSD 1.02∼1.35인 토너를 99%의 높은 수율로 얻을 수 있고 정착성이 우수한 디지털기기에 적합한 중합법 토너를 원천기술의 확보로 제조하는 방법을 제공한다.

Description

폐 폴리에스테르를 재활용하여 정전하상 현상용 토너 제조방법{Method of preparing toner for developing electrostatic image by recycling waste polyester}

본 발명은 전자사진용 중합토너에 관한 것으로, (1) (A) 폐 폴리에스텔을 고체수지 용해제로 1차 해중합하고, (B) 상기 해중합물에 다염기산을 가하여 2차 해중합 및 부가반응을 시키고, (C) 얻어진 생성물에 다가알콜을 가하여 중축합 반응을 시켜 산가 10∼150mgKOH/g의 중량 평균분자량 3,000∼50,000, 연화점 70∼150℃의 중합체를 제조하는 단계; (2) 단계(1) (C)에서 얻어진 중합체를 염기성 화합물로 중화하고 물, 수친화성 용제, 또는 물과 수친화성 용제의 혼합물에 용해 및 희석시켜 수용성 폴리에스텔 수지를 포함하는 폴리에스텔 조성물을 제조하는 단계; (3) 상기 폴리에스텔 수지 조성물에 착색제, 전하제어제, 및 이형제를 넣고 분산시켜서 착색수지 분산물을 제조하는 단계; 및 (4) 산성화합물을 용해한 수중에 전단력을 가하면서 단계(3)의 착색수지 분산물을 적가하여 역(탈)중화를 동반한 현탁처리시켜 5∼15㎛ 입자경의 토너입자를 생성시키는 단계를 포함하는 토너제조방법에 관한 것이다.

전자사진법이나 정전기록법 등은 대전, 노광공정에 의하여 감광체에 정전잠상을 형성하고 이를 현상제로 현상하여 가시화된 토너상을 미디어에 전사하고 정착공정을 거쳐서 용융가시화한다. 이 과정에서 선명하고 우수한 화상의 생성유무는 현상부 과정에서는 잠상에 부착되는 토너의 전기적 특성 및 입경의 크기가 미세하고 균일함의 정도, 토너입자단위에 각종 첨가제가 정교하게 분산된 정도에 따라 현상화 잔 상태가 결정되며 정착부과정에서는 정착되는 토너의 용융투성과 이 형성의 정도에 따라 화질이 결정된다. 그래서 종래부터 토너기능의 개선과 개발목적이 이런관점에 집중되었다. 토너제조방법에는 크게 분쇄법과 중합법이 있다. 분쇄법은 결착수지와 착색제, 전하제어제, 이형제를 혼련기에 넣어 가열에 의해서 용융혼합한 후에 분쇄하여 분급하여 토너를 만든다. 이 방법에 의하면 정교한 분산이 불가능하여 첨가제의 기능을 제대로 살릴 수가 없으며 입자분포가 넓은 관계로 분급에 의한 생산물이 소량으로 생산수율이 낮고 구형상태의 토너가 생산되지 않으므로 성능이 부족한 토너가 생산될 위험이 상존한다. 중합법에는 에멀젼 응집법과 현탁중합법이 있는데 에멀젼 응집법은 중합성 모노마를 유화 중합시킨후 라텍스를 만들고, 여기에 착색제, 전하제어제, 이형제 등을 혼합하여 가열을 수반한 교반을 계속하여 수시간 내지는 수십시간 소요하여 에멀젼입자끼리 응집을 유도하여 단계적으로 응집크기를 양생하여 원하는 입자를 얻기 때문에 장시간 응집 과정에서 입자분포가 넓은 불안정한 제법으로 이 기술은 일본 특개소 63-282752, 동 63-282756, 일본 특개평 6-250439, 미국특허 5352521, 동 4996127, 동 4797339, 대한민국특허 1997-033856, 동 1998-073192, 동 특 2001-037273에 제한된 토너제법이 있지만 이들 모두가 장시간 가열하여 응집에 의해 생성됨으로 미세입자가 불가능한 불안정한 제조법이고 또한 분자량이 너무 커서 용융점탄성이 높아 정착성에 문제가 되고 있다.

현탁중합법은 모노마에 착색제, 전하제어제, 이형제를 미리 혼합하고 고전단력으로 분산하여 원하는 입자경의 모노마 액적을 형성한 후 안정제를 첨가하고 중합하여 생성된 중합체가 입자화 되어 침전하면 이를 회수하여 토너를 제조하는 방법으로 함유된 첨가제가 중합반응을 방해하여 중합도 조절이 어렵고 안정성이 좋지않아 이상 반응에 의한 불량품이 생성될 가능성이 높을 뿐만 아니라 생성된 토너입자는 높은 연화점 때문에 정착성에 문제점이 발생한다. 이 기술은 일본 특개소 61-118758, 일본특개평 7-128908, 동 9-311503, 미국특허 5219697, 동 5288577, 대한민국특허공개 2000-057424, 동 특2001-037032, 대한민국특허등록 10-285183에 제안된 토너제조법이 있으나 이들 모두가 불안정한 반응에 의한 중합도 조절이 어렵고 정착성의 문제점이 노출되고 있다.

또한 상기 두 중합법은 폴리에스텔수지토너 제조에는 적용 불가능한 방법이다.

또한 폴리에스텔수지 중합토너의 종래 기술은 미국특허 5593807, 미국특허 6001524에 의한 토너제조법이 제안되어 있으나 전자는 입자화가 불가능 내지는 응집이 심하여 큰 덩어리가 많이 생기게 되는 불안정한 방법이고 후자는 빈용매중에서 입자를 석출시켜서 회수하고 이를 염료로 염색시켜 착색시킨후 전하제를 코팅하는 등 공정이 비능률적이고 생성된 입자조성물로부터 석유계 용제를 제거해야함으로 폐수처리 및 환경문제등 현실성이 없는 제조법이다.

본 발명자는 상기의 문제점을 해결하기 위해 입자경이 미세하고 입자분포가 좁은 토너로서 화상농도의 안정성 및 포그가 발생하지 않으며 내옵셋성이 우수하고 오래 사용해도 토너의 열화가 발생하지 않고 정착성, 박리성, 고화질의 화상을 얻을 수 있는 토너를 제조함에 있어서 본 발명의 폴리에스테르수지조성물이 분자내에 계면활성기능을 갖는 관능기를 도입하면 수분산수지 조성물이 가능하게 되어 이를 역(탈)중화를 동반한 현탁작용으로 물에 쉽게 또한 순간적으로 현탁시켜 입자화가 가능한 토너수지 조성물을 얻을 수 있다는 것을 알게되어 미세한 입자경과 좁은 분포도를 가지며 높은 수율로 토너입자를 제조하는 것이 특징인 정전하현상용 폴리에스텔 토너제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명자등은 상기의 문제점을 해소하기 위하여 예의 연구한 결과 다음과 같은 구성이 그 문제를 해결할 수 있다는 결론에 도달하여 본 발명을 완성하였다.
(1) (A) 폐 폴리에스텔을 고체수지 용해제로 1차 해중합하고,
(B) 상기 해중합물에 다염기산을 가하여 2차 해중합 및 부가반응을 시키고,
(C) 얻어진 생성물에 다가알콜을 가하여 중축합 반응을 시켜 산가 10∼150mgKOH/g의 중량 평균분자량 3,000∼50,000, 연화점 70∼150℃의 중합체를 제조하는 단계; 및
(2) 단계(1) (C)에서 얻어진 중합체를 염기성 화합물로 중화하고 물, 수친화성 용제, 또는 물과 수친화성 용제의 혼합물에 용해 및 희석시켜 수용성 폴리에스텔 수지를 포함하는 폴리에스텔 수지 조성물을 제조하는 단계;
(3) 상기 폴리에스텔 수지 조성물에 착색제, 전하제어제, 및 이형제를 넣고 분산시켜서 착색수지 분산물을 제조하는 단계; 및

(4) 산성화합물을 용해한 수중에 전단력을 가하면서 단계(3)의 착색수지 분산물을 적가하여 역(탈)중화를 동반한 현탁처리시켜 5∼15㎛ 입자경의 토너입자를 생성시키는 단계를 포함하는 토너제조방법을 제공한다.
생성된 토너입자를 고전단력을 가하면서 50℃로 가열하여 안정화시킬 수 있다.
단계(4)의 토너입자를 여과하고 수세하여 얻은 토너입자를 45℃에서 진공건조시켜서 착색토너 입자 조성물을 얻을 수 있다. 제조된 착색토너 입자 조성물 100중량부에 대하여 소수성 실리카 1~5중량부를 가하여 헨셀믹서로 혼합하여 정전하상 현상용토너를 얻을 수 있다.

삭제

제조된 토너는 5∼15㎛ 체적 입자경을 가지고 GSD 1.02∼1.35인 토너를 99%의 높은 수율로 얻을 수 있고 정교한 현상 및 정착성이 우수한 디지털 장치에 적합한 중합법 토너를 원천기술의 확보로 제조하는 방법을 제공한다.

본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

단계(1) (A)에서 사용될수 있는 폐폴리에스텔은 테레프탈산과 에틸렌글리콜로부터 합성된 중합체로서 폐 PET병 성형품 등으로부터 기계적으로 분쇄 얻어지는 폐PET칩이고, 고체수지 용해제는 로진 및 로진 유도체, 테르펜계 수지, 석유수지 및 그 유도체, 디사이클로펜타디엔 및 그 유도체, 검로진, 우드로진, 탈로진, 수첨로진, 마레인화로진, 로진에스텔, 피넨수지, 디펜텐 수지, C5계 석유수지, C9계 석유수지, 디사이클로펜타디엔(DCPD) 수지, 수첨 DCPD 수지, 마레인화 스티렌수지 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 혼합하여 사용될 수 있다. 이들은 원하는 성능에 따라 적절히 선택된다. 이들은 단계(1) (A)의 폐폴리에스텔과 중량비율이 1:10 ∼ 10:1 비율로 혼합되는 것이 바람직하다.

단계(1) (B)에서 사용될 수 있는 다염기산은 무수프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 아디핀산, 아제라인산, 세바신산, 무수테트라하이드로프탈산, 무수마레인산, 푸말산, 이타곤산, 무수트리메리트산, 무수피로메리트산, 벤조산 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 혼합하여 사용될 수 있다. 이들은 단계(1) (A)의 생성물에 10∼70중량%의 양으로 첨가되는 것이 바람직하다.

단계(1) (C)에서 사용될 수 있는 다가알콜은 에틸렌글리콜, 프로필펜 글리콜, 1,3-프로판디올, 1,3-부탄디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸글리콜, 디에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 폴리에필렌글리콜, 비스페놀A의 알킬렌옥사이드 부가물, 트리메틸올프로판,글리세린,펜타에리쓰리톨등이며 이들은 단독또는 혼합하여 사용될 수 있다. 이들은 단계(1) (B)의 생성물에 10∼70중량%의 양으로 첨가하는 것이 바람직하다. 유기산금속 또는 주석계 촉매를 사용한다. 사용량은 반응물에 대하여 0.05∼0.5중량%이다.

단계(2)에서 사용될 수 있는 염기성 화합물은 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화암모늄, 수산화리튬, 아민류등이고 이들은 단독 또는 혼합하여 사용될 수 있다. 이들은 단계(1)에서 얻어진 생성물에 중화 및 수용화용으로 사용하며 5∼30중량%의 양을 첨가하는 것이 바람직하다. 단계(2)에서 사용될 수 있는 용제는 알콜류, 에테르류, 아세톤, 디메틸포름아미드, 테트라하이드로푸란, 에탈글리콜, 프로필글리콜, 부틸글리콜 등이며 이들은 단독 또는 혼합하여 사용될 수 있다. 10∼50중량%양으로 첨가하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제조방법은 반응기에 전처리된 폐PET와 고체수지 용해제를 10:1∼1:10 비율로 넣고 주석계 촉매 0.05∼0.5중량% 첨가하여 180∼280℃온도에서 1차 해중합하고 150℃이하로 냉각하여 상기생성물에 다염기산을 10∼50중량% 첨가하여 160∼260℃온도에서 해중합과 부가반응을 시켜서 산가 10∼150mgKOH/g 반응생성물을 제조하고 여기에 다가알콜을 10∼50중량% 첨가한 후 200∼260℃ 온도에서 중축합하여 산가 10∼90mgKOH/g, 연화점 70∼150℃, 중량평균분자량 3,000∼50,000 폴리에스테르수지를 제조하고 이 수지에 염기성화합물을 첨가하여 물 또는 친수성 용제 및 이 용제에 물을 혼합한 용액에 용해하여 수용성 폴리에스텔 수지를 포함하는 폴리에스텔 수지 조성물을 제조하는 것을 특징으로 한다. 이 폴리에스텔 수지조성물은 폐 PET를 재활용하여 생성되지만 상기 원재료들의 조성비율에 따라 원하는 연화점, 상용성, 접착성이 양호하고 고기능의 물성을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 저비용으로 고부가 가치가 있는 첨단 신소재를 탄생시킬 수 있다는 것이 특징인데, 특히 이 폴리에스텔 수지 조성물은 복사기, 프린트기, 전자사진용장치에 사용되는 토너를 중합법으로 제조하는데 사용될 수 있다.

본 발명의 폴리에스텔 수지조성물은 전자사진, 정전하기록등에 정전하화상을 현상시키는데 사용되는 토너용 수지 결착제로 사용되어 여기에 착색제, 전하제, 이형제 등을 첨가하여 중합법으로 토너를 제조한다. 착색제는 카본블랙, 마그네타이 트 등 흑색안료. 산화철황, 한자옐로우, 퍼마넌트옐로우등 황색안료. 프탈로시아닌블루, 바이로렛트 등 청색안료. 산화철적, 카민, 톨루이진레트, 퀴나크리돈레등 적색안료. 프탈로시아닌그린, 크롬그린등 녹색안료등이 사용되고 착색제 함유량은 1∼40중량%이다.

전하제어제는 정(+)대전 전하제어제는 니그로신계 염료, 4급암모늄염 등이 있고 대표적상품명은 BONTRON N-07. BONTRON N-21 오리엔탈화학(주)이고 부(-)대전 전하조절제는 아조계금속착염, 살리실산계금속착염등이고 대표적 상품명은 BONTRON S-34, BONTRON E-84, 오리엔트화학(주)이고 전하제어제 사용량은 결착 수지에 대하여 0.5∼5중량%사용이 바람직하다.

이형제는 폴리에틸렌 왁스, 폴리프로필렌 왁스, 고급지방산에스테르, 고급지방족알콜, 카나마왁스, 몬탄왁스등을 단독 또는 혼합하여 결착수지에 대하여 0.5∼10중량%등이 있다. 이들 첨가제는 결착수지에 잘 분산 되어야만 만족할만한 화상을 형성 시킬수가 있다.

본 발명의 폴리에스텔수지 조성물은 물 또는 수친화성 용제 및 이용제와 물의 혼합용제에 잘 분산 용해되므로 액상수지조성물을 제조한후 여기에 상기 첨가제들을 분산시켜서 중합법으로 성능이 우수한 토너를 제조할 수 있게 된다.

이렇게 얻어진 토너는 레오미터에 의한 유출개시(Tfb)가 80∼95℃, 유출종료온도(Tend) 120∼135℃인 토너를 얻을 수 있으므로 화상형성 속도가 빠르고 저온 정착이 가능하고 오프섹 저항성이 양호하여 선명한 화상과 고품위의 화상을 얻을 수 있다.

실시예에 의해 상세히 설명하지만 이 실시예에 의해 본 발명이 한정되지는 않는다

〈실시예 1〉

교반기, 환류냉각기, 분리기, 온도계, 질소주입구를 설치한 반응기에 폐PET를 분쇄한 칩 400g,검로진 200g, 주석산촉매 모노부탄 0.3g을 사입하여 질소 주입하에서 250℃로 가열하여 내용물을 2시간 유지한다. 온도가 상승하면서 PET가 점차로 용해되어 가면 교반을 시작한다. 내용물이 투명해지는 것을 확인한 후, 내용물은 150℃로 냉각하여 무수마레인산 120g을 가하여 내용물의 온도가 고리개방 반응의 발생열이 완료되는 시점을 확인후 재 가열하여 235℃에서 3시간 반응시킨다. 해 중합 생성물의 산가는 115mgKOH/g이다. 여기에 비르페놀A에틸렌옥사이드부가물 200g을 가하여 250℃에서 5시간 동안 탈수하면서 중축합을 한후 산가 55mgKOH/g에 도달하면 반응생성물을 냉각하여 수산화나트륨 50g, 증류수 1500g을 가하여 85℃에서 30분간 교반한 후 종료하여 수용성 폴리에스텔수지(수지용액 A로 지칭한다.)를 제조하였다. 상기 생성물은 산가 39mgKOH/g, 중량평균 분자량 11,000 연화점 80℃, PH 8.5이다.

카본블랙(PRINTEX 150T) 3g, 전하제어제(BONTRON S-34) 0.5g,증류수 30g을 혼합하여 수지용액A 100g에 넣고 고속분산기로 분산시켜서 착색수지 분산액을 만들고 여기에 이형제를 혼합하여 또다시 분산시켜서 착색수지 분산액을 만든다. 다른용기에 염산 5g, 증류수 100g을 넣어 혼합한 수용액을 만들어 상기의 착색수지 분산액을 서서히 첨가하여 50℃에서 고속 교반하면서 역(탈)중화를 동반한 현탁처리 시켜 토너입자를 형성함으로써 입자경이 9㎛평균체적직경, 1.29 GSD를 갖는 포테이토 형상의 토너입자를 99%수율로 얻어 토너입자를 수세하고 여과하고 건조하여 건조된 토너입자 조성물 100중량부에 대하여 1중량부의 소수성실리카(데구사 R972)를 헨셀믹서로 혼합하여 정전하 현상토너를 제조하였다. 이 토너를 시판 삼성전자의 레이져프린터(ML6060)를 개조하여 만든 카트리지에 넣고 화상을 형성한 결과 선명한 고화질의 화상을 얻을 수 있었다.

〈실시예 2〉

폐PET칩 400g, 수첨로진 200g, 주석산모노부틸 0.3g, 무수트리메리트산 150g, 네오펜틸글리콜 200g을 반응기에 삽입하고 실시예(1)과 동일한 방법으로 실시하였다. (수지용액 B로 지칭한다.)

상기 수용성 폴리에스텔의 수지 산가는 30mgKOH/g이고 중량평균 분자량은 12,000 연화점 95℃, PH 8.7이다.

카본블랙(PRINTEX 150T) 3g, 전하제어제(BONTRON S-34) 0.5g, 증류수 30g을 혼합하여 수지용액B 100g에 넣고 고속분산기로 분산시켜서 착색수지 분산액을 만들고 여기에 이형제를 혼합하여 또다시 분산시켜서 착색수지 분산액을 만든다. 다른용기에 염산 5g, 증류수 100g을 넣어 혼합한 수용액을 만들어 상기의 착색수지 분산액을 서서히 첨가하여 50℃에서 고속교반하면 서 역(탈)중화를 동반한 현탁처리시켜 토너입자를 형성함으로써 입자경이 10㎛평균체적직경, 1.31 GSD를 갖는 포테이토 형상의 토너입자를 99%수율로 얻어 토너입자를 수세하고 여과하고 건조하여 건조된 토너입자 조성물 100중량부에 대하여 1중량부의 소수성실리카(데구사 R972) 를 헨셀믹서로 혼합하여 정전하 현상토너를 제조하였다. 이 토너를 시판 삼성전자의 레이져프리터(NL6060)를 개조하여 만든 카트리지에 넣고 화상을 형성한 결과 선명한 고화질의 화상을 얻을 수 있었다.

〈실시예 3〉

반응기에 폐PET칩 400g, 로진에스텔 200g, 주석산 모노부틸 0.3g, 푸말산 150g 네오펜틸글라콜 100g, 디에틸렌글리콜 100g을 반응기에 사입하고 실시예 1)과 동일한 방법으로 실시하고 중화제로 수산화칼륨 55g으로 대체하였다. (수지용액 C로 지칭한다.)

상기 수용성폴리에스텔수지 산가는 28mgKOH/g이고 중량평균 분자량은 12,000, 연화점은 105℃, PH 8.1이다.

카본블랙(PRINTEX 150T) 3g, 전하제어제(BONTRON S-34) 0.5g, 증류수 30g을 혼합하여 수지용액C 100g에 넣고 고속분산기로 분산시켜서 착색수지 분산액을 만들고 여기에 이형제를 혼합하여 또다시 분산시켜서 착색수지 분산액을 만든다. 다른용기에 염산 5g, 증류수 100g을 넣어 혼합한 수용액을 만들어 상기의 착색수지 분산액을 서서히 첨가하여 50℃에서 고속교반하면 서 역(탈)중화를 동반한 현탁처리시켜 토너입자를 형성함으로써 입자경이 11㎛평균체적직경, 1.30 GSD를 갖는 포테이토 형상의 토너입자를 99%수율로 얻어 토너입자를 수세하고 여과하고 건조하여 건조된 토너입자 조성물 100중량부에 대하여 1중량부의 소수성실리카(데구사 R972)를 헨셀믹서로 혼합하여 정전하 현상토너를 제조하였다. 이 토너를 시판 삼성전자의 레이져프리터(ML6060)를 개조하여 만든 카트리지에 넣고 화상을 형성한 결과 선 명한 고화질의 화상을 얻을 수 있었다.

〈실시예 4〉

폐PET칩 350g, 마레인화검로진 250g, 주석산 모노부틸 0.3g, 무수트리메리트산 100g, 네오펜틴글리콜 50g, 비스페놀A에틸렌복사이드부가물 150g을 반응기에 사입하고 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. (수지용액 D로 지칭한다.)

상기 수용성 폴리에스텔 수지 산가는 45mgKOH/g이고 중량평균 분자량은 11,500, 연화점은 81℃, PH 8.7이다

카본블럭(PRINTEX 150T) 3g, 전하제어제(BONTRON S-34) 0.5g,증류수 30g을 혼합하여 수지용액D 100g에 넣고 고속분산기로 분산시켜서 착색수지 분산액을 만들고 여기에 이형제를 혼합하여 또다시 분산시켜서 착색수지 분산액을 만든다. 다른용기에 염산 5g, 증류수 100g을 넣어 혼합한 수용액을 만들어 상기의 착색수지 분산액을 서서히 첨가하여 50℃에서 고속교반하면 서 역(탈)중화를 동반한 현탁처리시켜 토너입자를 형성함으로써 입자경이 8㎛평균체적직경, 1.29 GSD를 갖는 포테이토 형상의 토너입자를 99%수율로 얻어 토너입자를 수세하고 여과하고 건조하여 건조된 토너입자 조성물 100중량부에 대하여 1중량부의 소수성실리카(데구사 R972)를 헨셀믹서로 혼합하여 정전하 현상토너를 제조하였다. 이 토너를 시판 삼성전자의 레이져프리터(ML6060)를 개조하여 만든 카트리지에 넣고 화상을 형성한 결과 선명한 고화질의 화상을 얻을 수 있었다.

〈라텍스 제조예 A〉

교반기, 환류냉각기, 온도계, 질소주입구를 갖춘 반응기에 스틸렌 100g, 메틸 메타크릴레이트 100g, 에틸 아크릴레이트 100g, 아크릴산 6g, 디비닐벤젠 10g을 혼합하여 음이온 유화제 9g, 비이온 유화제 16g, 증류수 190g을 혼합한 용액에 적가하여 프레에멀젼을 만든후 다른 반응기에 음이온 유화제 4g, 비이온유화제 8g, 과류산 카리 1.5g, 증류수 200g을 혼합한 용액을 80℃로 가열하여 3시간동안 적가하여 중합반응을 시키면서 90℃로 승온하여 중아류산소다 1.5g을 증류수 30g의 수용액을 적가하면서 5시간동안 계속반응시켜서 가교된 고분자량 에멀젼라텍스를 제조한다. 유리전이점 65℃, 중량평균분자량 300,000, 겔함량 45중량%이다.

〈라텍스 제조예 B〉

스티렌 250g, 부틸아크릴레이트 120g,아크릴산 7g, 디비닐벤젠 15g, 음이온 유화제 10g, 비이온유화제 16g, 증류수 190g을 혼합하고 적가하여 프레에멀젼을 만든후 다른 반응기에 음이온 유화제 5g,비이온유화제 8g 과류산카리 1.5g, 증류수 200g, 중아류산소다 1.5g을 증류수 30g 수용액을〈라텍스 제조예 A〉와 동일한 방법으로 제조한다. 유리전이점 55℃, 중량평균분자량 350,000, 겔함량 50중량%이다.

〈실시예 5〉

카본블랙(PRINTEX 150T) 3g, 전하제어제(BONTON S-34) 0.5g, 증류수 30g을 혼합하여〈실시예 1〉의 수지용액A 50g을 넣고 고속분산기로 분산시켜서 착색수지분산액을 만들고 여기에〈라텍스 제조예 A〉의 라텍스 50g을 넣고 혼합하여 재차 분산시켜서 착색수지 분산액을 만든다. 다른 용기에 염산 3.5g,증류수 100g을 넣고 혼합한 수용액을 만들어 여기에 상기의 착색수지 분산액을 서서히 첨가하여 50℃에서 고속교반하면서 역(탈)중화를 동반한 현탁처리시켜 토너입자를 형성함으로써 입 자경이 7㎛, 평균체적직경 1.29 GSD를 갖는 포테이토 형상의 토너입자를 99%수율로 얻어 토너입자를 수세하고 여과하고 건조하여 건조된 토너입자 조성물 100중량부에 대하여 1중량부의 소수성실리카(데구사 R972)를 헨셀믹서로 혼합하여 정전하 현상토너를 제조하였다. 이 토너를 시판 삼성전자의 레이져프리터(ML6060)를 개조하여 만든 카트리지에 넣고 화상을 형성한 결과 선명한 고화질의 화상을 얻을 수 있었다.

〈실시예 6〉

카본블랙(PRINTEX 150T) 3g, 전하제어제(BONTRON S-34) 0.5g,증류수 30g을 혼합하여〈실시예 2〉의 수지용액B 50g을 넣고 고속분산기로 분산시켜서 착색수지분산액을 만들고 여기에〈라텍스 제조예 A〉의 라텍스 50g을 넣고 혼합하여 재차 분산시켜서 착색수지 분산액을 만든다. 다른 용기에 염산 3.5g,증류수 100g을 넣고 혼합한 수용액을 만들어 여기에 상기의 착색수지 분산액을 서서히 첨가하여 50℃에서 고속교반하면서 역(탈)중화를 동반한 현탁처리시켜 토너입자를 형성함으로써 입자경이 9㎛, 평균체적직경 1.33 GSD를 갖는 포테이토 형상의 토너입자를 99%수율로 얻어 토너입자를 수세하고 여과하고 건조하여 건조된 토너입자 조성물 100중량부에 대하여 1중량부의 소수성실리카(데구사 R972)를 헨셀믹서로 혼합하여 정전하 현상토너를 제조하였다. 이 토너를 시판 삼성전자의 레이져프리터(ML6060)를 개조하여 만든 카트리지에 넣고 화상을 형성한 결과 선명한 고화질의 화상을 얻을 수 있었다.

〈실시예 7〉

카본블랙(PRINTEX 150T) 3g, 전하제어제(BONTRON S-34) 0.5g,증류수 30g을 혼합하여〈실시예 3〉의 수지용액C 50g을 넣고 고속분산기로 분산시켜서 착색수지분산액을 만들고 여기에〈라텍스 제조예 A〉의 라텍스 50g을 넣고 혼합하여 재차 분산시켜서 착색수지 분산액을 만든다. 다른 용기에 염산 3.5g,증류수 100g을 넣고 혼합한 수용액을 만들어 여기에 상기의 착색수지 분산액을 서서히 첨가하여 50℃에서 고속교반하면서 역(탈)중화를 동반한 현탁처리시켜 토너입자를 형성함으로써 입자경이 10㎛, 평균체적직경 1.35 GSD를 갖는 포테이토 형상의 토너입자를 99%수율로 얻어 토너입자를 수세하고 여과하고 건조하여 건조된 토너입자 조성물 100중량부에 대하여 1중량부의 소수성실리카(데구사 R972)를 헨셀믹서로 혼합하여 정전하 현상토너를 제조하였다. 이 토너를 시판 삼성전자의 레이져프리터(ML6060)를 개조하여 만든 카트리지에 넣고 화상을 형성한 결과 선명한 고화질의 화상을 얻을 수 있었다.

〈실시예 8〉

카본블랙(PRINTEX 150T) 3g, 전하제어제(BONTRON S-34) 0.5g,증류수 30g을 혼합하여〈실시예 4〉의 수지용액D 50g을 넣고 고속분산기로 분산시켜서 착색수지분산액을 만들고 여기에〈라텍스 제조예 A〉의 라텍스 50g을 넣고 혼합하여 재차 분산시켜서 착색수지 분산액을 만든다. 다른 용기에 염산 3.5g,증류수 100g을 넣고 혼합한 수용액을 만들어 여기에 상기의 착색수지 분산액을 서서히 첨가하여 50℃에서 고속교반하면서 역(탈)중화를 동반한 현탁처리시켜 토너입자를 형성함으로써 입자경이 8㎛, 평균체적직경 1.26 GSD를 갖는 포테이토 형상의 토너입자를 99%수율로 얻어 토너입자를 수세하고 여과하고 건조하여 건조된 토너입자 조성물 100중량부에 대하여 1중량부의 소수성실리카(데구사 R972)를 헨셀믹서로 혼합하여 정전하 현상토너를 제조하였다. 이 토너를 시판 삼성전자의 레이져프리터(ML6060)를 개조하여 만든 카트리지에 넣고 화상을 형성한 결과 선명한 고화질의 화상을 얻을 수 있었다.

〈실시예 9〉

카본블랙(PRINTEX 150T) 3g, 전하제어제(BONTRON S-34) 0.5g,증류수 30g을 혼합하여〈실시예 1〉의 수지용액A 50g을 넣고 고속분산기로 분산시켜서 착색수지분산액을 만들고 여기에〈라텍스 제조예 B〉의 라텍스 50g을 넣고 혼합하여 재차 분산시켜서 착색수지 분산액을 만든다. 다른 용기에 염산 3.5g,증류수 100g을 넣고 혼합한 수용액을 만들어 여기에 상기의 착색수지 분산액을 서서히 첨가하여 50℃에서 고속교반하면서 역(탈)중화를 동반한 현탁처리시켜 토너입자를 형성함으로써 입자경이 9㎛, 평균체적직경 1.27 GSD를 갖는 포테이토 형상의 토너입자를 99%수율로 얻어 토너입자를 수세하고 여과하고 건조하여 건조된 토너입자 조성물 100중량부에 대하여 1중량부의 소수성실리카(데구사 R972)를 헨셀믹서로 혼합하여 정전하 현상토너를 제조하였다. 이 토너를 시판 삼성전자의 레이져프리터(ML6060)를 개조하여 만든 카트리지에 넣고 화상을 형성한 결과 선명한 고화질의 화상을 얻을 수 있었다.

본 발명에 의한 폐PET로 제조된 수용성 폴리에스텔 수지를 포함하는 폴리에스텔 수지 조성물은 착색제, 기타첨가제와 상용성과 분산성이 우수하고 매체와의 부착성이 우수할 뿐만 아니라 중화 및 수용화가 가능하여 첨단신소재로 응용되어 중합법으로 제조되는 복사기, 프린터, 전자 사진용 화상현상용 토너로서 토너입자가 입자경이 15㎛이하로 미세하고 입자분포가 1.35 GSD이하의 좁은 분포라서 포그현상이 없고 오래 사용하여도 열화되지 않는 정착성이 좋고 내옵셋성이 우수한 고화질의 화상을 얻을 수 있는 정전화상 현상용 토너제조방법을 제공하는 것이다. 또한 재생이 가능하므로 폐토너를 수거하여 재활용이 가능한 환경친화적인 정전화상 현상용 토너제조 방법이다. 본 발명은 자원재생의 관점에서 환경친화성과 사회적 가치를 지니는 고부가 가치 소재로 안정적으로 제조할 수 있다.

Claims

(1) (A) 폐 폴리에스텔을 고체수지 용해제로 1차 해중합하고,

(B) 상기 해중합물에 다염기산을 가하여 2차 해중합 및 부가반응을 시키고,

(C) 얻어진 생성물에 다가알콜을 가하여 중축합 반응을 시켜 산가 10∼150mgKOH/g의 중량 평균분자량 3,000∼50,000, 연화점 70∼150℃의 중합체를 제조하는 단계;

(2) 단계(1) (C)에서 얻어진 중합체를 염기성 화합물로 중화하고 물, 수친화성 용제, 또는 물과 수친화성 용제의 혼합물에 용해 및 희석시켜 수용성 폴리에스텔 수지를 포함하는 폴리에스텔 조성물을 제조하는 단계;

(3) 상기 폴리에스텔 수지 조성물에 착색제, 전하제어제, 및 이형제를 넣고 분산시켜서 착색수지 분산물을 제조하는 단계; 및

(4) 산성화합물을 용해한 수중에 전단력을 가하면서 단계(3)의 착색수지 분산물을 적가하여 역(탈)중화를 동반한 현탁처리시켜 5∼15㎛ 입자경의 토너입자를 생성시키는 단계를 포함하는 토너제조방법.
제1항에 있어서, 단계(1)(A)의 폐폴리에스텔과 고체수지 용해제의 중량비율이 1:10∼10:1인 것을 특징으로 하는 토너 제조방법.
제1항에 있어서, 단계(1)(B)의 다염기산은 단계(1)(A)의 생성물에 대하여 10∼70중량%의 양으로 첨가되는 것을 특징으로 하는 토너 제조방법.
제1항에 있어서, 단계(1)(B)의 해중합 및 부가반응은 중축합용 촉매를 상기 단계(1)(A)의 폐폴리에스텔과 고체수지 용해제의 중량에 대하여 0.05∼0.5중량%의 양으로 사용하여 반응 온도를 160∼260℃에서 실행하는 것을 특징으로 하는 토너 제조방법.
제1항에 있어서, 단계(1) (C)의 다가알콜은 단계(1)(B)의 해중합물에 대하여 10∼70중량%의 양으로 첨가하여 산가 10∼90mgKOH/g 인 것을 특징으로 하는 토너 제조방법.
제1항에 있어서, 단계(2)의 중화용 염기성 화합물은 단계(1)의 생성물에 대하여 5∼30중량%의 양으로 첨가하여 얻어지는 폴리에스텔 수지가 수용성이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 토너 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 염기성 화합물로 중화된 생성물에 물, 수친화성 용제,또는 물과 수친화성 용제의 혼합물을 1∼10중량배를 첨가하여 희석하는 것을 특징으로 하는 토너 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 폴리에스텔 수지 조성물을 결착제로 사용하여 토너를 중합법으로 제조하는 것을 특징으로 하는 토너 제조방법.
삭제
제1항에 있어서, 염기성화합물은 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화암모늄, 수산화리튬, 및 아민류로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나이고, 단계(1)의 생성물에 대하여 5∼30중량%의 양으로 사용되는 것을 특징으로 하는 토너 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 단계 (3)의 착색수지 분산물에 중량평균분자량이 100,000∼1,000,000이고, 겔함량이 10∼70중량%인 유화중합 생성물인 가교된 고분자량 수분산 라텍스를 더 혼합분산시키는 것을 특징으로 하는 토너 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 산성화합물은 염산, 황산, 질산, 초산, 의산, 수산, 및 p-톨루엔술폰산으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나이고, 단계(3)의 착색수지 분산물에 대하여 5∼30중량%의 양으로 사용되는 것을 특징으로 하는 토너 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 단계(4)의 토너입자가 제조공정의 하자로 불량품이 생성되었을 경우에는 이를 여과하여 얻은 입자를 수거하여 다시 단계(2)로 투입하여 재생하는 것을 특징으로 하는 토너 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 단계(4)의 토너입자를 수세하고 여과하여 건조시켜서 생성된 토너입자조성물 100중량부에 대하여 외첨제 1∼5중량부를 첨가하여 정전하 현상용 토너를 얻는 것을 특징으로 하는 토너 제조방법.
제1항에 있어서, 단계(1)(A)의 고체수지 용해제는 검로진, 우드로진, 탈로진, 수첨로진, 마레인화로진, 로진에스텔, 피넨수지, 디펜텐수지, C5석유수지, C9석유수지, 디사이클로펜타디엔(DCPD)수지, 수첨 DCPD 수지, 및 마레인화 스티렌수지로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 토너 제조방법.